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Q.series X: Interface EtherCAT
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EtherCAT est un système de bus de terrain rapide et efficace basé sur Ethernet pour l’automatisation industrielle, introduit en 2003 et normalisé en 2007. Il utilise un transfert basé sur LVDS et un système d’horloges distribuées pour la synchronisation. Les nœuds lisent les télégrammes envoyés par le maître “à la volée”, et le système fournit des protocoles acycliques pour la configuration, y compris CoE et FoE. La technologie XFC permet des temps de cycle rapides et un suréchantillonnage des données de processus. EtherCAT est largement utilisé dans diverses applications industrielles en raison de son efficacité, de ses faibles coûts de mise en œuvre et de ses capacités en temps réel. Il utilise un transfert basé sur LVDS et un système d’horloges distribuées pour la synchronisation. Les nœuds lisent les télégrammes envoyés par le maître “à la volée” et le système fournit des protocoles acycliques pour la configuration, y compris CoE et FoE. La technologie XFC permet des temps de cycle rapides et un suréchantillonnage des données de processus. EtherCAT est largement utilisé dans diverses applications industrielles en raison de son efficacité, de ses faibles coûts de mise en œuvre et de ses capacités en temps réel.
EtherCAT est un protocole de communication qui permet aux dispositifs d’échanger des informations en temps réel, un dispositif maître envoyant des messages à des dispositifs esclaves qui traitent immédiatement les données. La ligne de produits Q.series X est compatible avec EtherCAT et d’autres protocoles de communication similaires, et les modules d’E/S Q.series XE fonctionnent comme des dispositifs esclaves EtherCAT individuels.
Qu'est-ce que la Q.series XE?
La gamme de modules d’E/S de Gantner Instruments qui fonctionnent comme des dispositifs esclaves EtherCAT individuels est appelée Q.series XE. Les modules de la Q.series XE reprennent la précision et les hautes performances des célèbres modules de la Q.Series X de Gantner et les mettent à la disposition des applications basées sur EtherCAT.
Comme les modules de la Q.series X, chaque module de la Q.series XE est disponible dans différentes options de conditionnement : montage sur rail DIN (Q.bloxx XE), montage sur rack 19″ (Q.raxx XE) ou boîtier portable (Q.brixx XE). Tous les types d’E/S sont entièrement pris en charge par EtherCAT, depuis les entrées conventionnelles telles que la tension, le courant, la résistance, le potentiomètre, le RTD, le thermocouple et la jauge de contrainte jusqu’aux entrées plus avancées telles que le LVDT, l’IEPE, le piézoélectrique, la fibre optique et les compteurs de fréquence. La gamme complète de modules d’E/S avec isolation galvanique de 1500 VDC est également disponible avec EtherCAT.
La gamme de modules Q.series XE offre des taux d’échantillonnage allant jusqu’à 100 kS/s par entrée. Pour les applications de mesure à grande vitesse sur EtherCAT, les modules peuvent être configurés pour le suréchantillonnage conformément à la norme EtherCAT XFC.
Q.series XE pour EtherCAT
- Gamme complète de modules d’E/S de la Q.series X disponibles en version XE
- Disponible dans les facteurs de forme Q.bloxx, Q.brixx et Q.raxx
- Pre-engineered onboard signal condition
- ET1100 Contrôleur esclave EtherCAT entièrement conforme à la norme d’implémentation des esclaves EtherCAT ETG.2200
- Horloge distribuée pour une synchronisation précise des données
- Suréchantillonnage XFC pour des débits de données allant jusqu’à 100 kS/s
- Un coupleur de bus permet de connecter jusqu’à 10 modules d’E/S au réseau.
- Remplacement direct des E/S industrielles Beckho
Avantages de choisir Q.series XE
Q.series XE est le choix ultime pour les ingénieurs qui ont besoin d’une synchronisation précise de tous les nœuds de leurs systèmes d’automatisation et de contrôle industriels. La Q.series XE offre une large gamme de modules d’E/S, y compris des entrées pour la tension, le courant, la résistance, le thermocouple, le LVDT, l’IEPE, etc., et des sorties pour la tension, le courant, l’état, la fréquence et le PWM, afin de répondre aux exigences de toute application. Grâce à la prise en charge du protocole EtherCAT et à son propre contrôleur esclave EtherCAT avec horloge distribuée, Q.series XE garantit la synchronisation de tous les nœuds pour le réglage simultané des sorties et la capture des signaux d’entrée. La technologie XFC permet des taux d’échantillonnage élevés allant jusqu’à 100 kS/S, et le logiciel de configuration GI.bench avec une interface utilisateur graphique simplifie la mise en place tandis que les fichiers ESI simplifiés rationalisent encore plus la configuration.
Q.series XE aborde les trois tendances distinctes de l’acquisition de données qui posent des défis uniques à l’acquisition efficace de données via EtherCAT :
- Modularité pour la flexibilité et l’évolutivité afin de réduire l’investissement en capital
- Mesures à grande vitesse pour une meilleure résolution des données
- Traitement plus rapide et plus efficace des grands flux de donnée
Tous les modules Q.series XE sont livrés avec le contrôleur esclave ET1100 EtherCAT qui est entièrement conforme à l’implémentation de l’esclave EtherCAT et à la technologie de l’horloge distribuée. Les modules disposent d’une interface de couche physique LVDS qui se connecte au réseau Ethernet via un coupleur de bus Q.series XE. Un coupleur de bus peut adresser jusqu’à 10 modules d’E/S.
Tous les modules de la Q.series XE sont des systèmes de mesure en temps réel flexibles et configurables :
- Lecture / écriture de la configuration via SDO
- Accès complet au dictionnaire d’objets via les SDO
- Structure du dictionnaire d’objets selon la spécification “Modular Device Profile”.
- Description de l’appareil via le fichier ESI
- CoE selon le “profil de dispositif modulaire” (ETG.5001.1)
- Mappage flexible des PDO sur CoE
- Transfert de fichiers et de micrologiciels avec File Access over EtherCAT (FoE) (ETG.1000.5)
- Mappage PDO configurable pour un débit de données optimisé
- Prise en charge de l’horloge distribuée (DC) pour une synchronisation temporelle précise (ETG.1020.0)
- Technologie de suréchantillonnage eXtreme Fast Control (XFC) pour des mesures à grande vitesse (fonction oscilloscope)
- Logiciel de configuration avec accès complet au dictionnaire d’objets du module, y compris les contrôles des règles de conception pour éviter une configuration erronée du module
Les ingénieurs peuvent utiliser une technologie de pointe pour optimiser leurs systèmes d’automatisation et de contrôle industriels grâce à la Q.series XE. Sa synchronisation précise et sa gamme flexible de modules d’E/S en font un choix de premier ordre pour ceux qui recherchent des solutions d’automatisation et de contrôle de haute qualité. Grâce à la prise en charge du protocole EtherCAT, du contrôleur esclave EtherCAT, de la technologie XFC et des fichiers ESI simplifiés, la Q.series XE offre des performances optimales et une configuration rationalisée, ce qui permet aux ingénieurs de se concentrer sur l’obtention des résultats souhaités.
Gantner offre également la possibilité de connecter un système DAQ Q.series X bimode au réseau EtherCAT en tant que nœud esclave EtherCAT unique. Découvrez la Q.station X EC.
Architecture flexible du réseau EtherCAT
En fonction de la complexité de l’application, des besoins de l’utilisateur et du coût total de possession, deux architectures différentes doivent être envisagées. Les modules d’E/S de la gamme Q.series XE de Gantner Instruments sont des dispositifs esclaves EtherCAT pour une flexibilité et une personnalisation maximales. La gamme de modules d’E/S Q.series XL peut également être utilisée comme système DAQ autonome avec un contrôleur qui fournit une communication parallèle au réseau EtherCAT tout en bénéficiant d’une fonctionnalité d’acquisition de données préétablie.
- Les modules de tête Q.station X EC et Q.series XE BC (bus coupler) sont interchangeables pour reconfigurer facilement un système XL en système XE et vice versa.
- Nécessité d’un micrologiciel différent chargé sur les modules d’E/S pour ajuster la communication par bus
- Peut être effectué sur site et “in situ” ; il n’est pas nécessaire de renvoyer le système à Gantner Instruments.
Contactez votre bureau local de Gantner Instruments pour en savoir plus sur les avantages et les inconvénients de chaque solution dans votre situation.
Fonctionnalités de Q.series X EC
La Q.station X EC permet de connecter jusqu’à 64 modules d’E/S pour un fonctionnement fiable 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 sur un réseau EtherCAT. Créez jusqu’à 20 enregistreurs de données multifréquences indépendants, sans PC, jusqu’à 100 kS/s, tout en mesurant jusqu’à 100 kHz par canal et en utilisant de puissantes fonctions arithmétiques. Interfaces de bus de terrain pour CAN, Modbus TCP/IP, Modbus RTU, PROFIBUS, PROFINET, et prise en charge des protocoles de publication/abonnement et de messagerie, par exemple OPC UA, DDS et MQTT, ainsi que des plugins de contrôleur personnalisés pour les protocoles de communication propres au client.
- Pour l’enregistrement de données indépendant de l’ordinateur
- Jusqu’à 64 modules d’E/S connectables
- Distribuer et relier en chaine les modules d’E/S ou les connecter directement
- Taux d’échantillonnage multiples
- Système d’exploitation RT Linux pour un fonctionnement fiable 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7
- Port bus CAN (CAN-FD avec adaptateur externe)
- ModbusTCP, Modbus RTU avec adaptateur externe, par exemple RS485 vers USB
- 2 ports USB pour, par exemple, une souris GPS
- Synchronisation du temps avec NTP, PTP, IRIG
- test.con disponible (version XT)
- Options d’interface multiples, par exemple OPC UA, DDS et MQTT
Tampon de données multi-fréquences à signaux mixtes
Le système d’acquisition de données Q.series X possède quatre tampons de données internes qui collectent, mettent en mémoire tampon et distribuent les données provenant des modules d’E/S, du bus de terrain, des protocoles de publication et d’abonnement et des modules personnalisés. Chaque tampon de données peut être configuré avec un taux d’échantillonnage unique pour une utilisation optimale de la bande passante afin d’optimiser le débit de données sur le bus interne et le réseau Ethernet. Cela permet d’éviter que les mesures à basse fréquence soient transmises par le système à la même fréquence que les mesures à haute vitesse pour l’acquisition de données à signaux mixtes. Par exemple, le système DAQ peut avoir un tampon de données pour les données de température à 10 Hz, un autre pour les données de déformation à 5000 Hz et un autre pour les données de vibration à 50 kHz.
Tous les modules de mesure de la Q.serie XE sont dotés d’une interface EtherCAT qui permet de créer des systèmes de mesure en temps réel flexibles. En fonction de la méthode de connexion, un degré de protection allant jusqu’à IP65 peut être atteint pour les modules.
Traitement efficace des flux de données
- Application logicielle pour le traitement de flux de données en temps réel
- Collecter, traiter et enregistrer en toute sécurité des données vers différentes destinations
- Le concept est basé sur une mémoire partagée avec des points d’accès multiples et en évitant les transferts de données redondants pour optimiser les performances.
- Traiter les flux de données avec des jointures, des agrégations, des filtres, des calculs arithmétiques, etc.
- API pour l’interface avec les flux de données de tiers provenant d’appareils de mesure et de contrôle externes
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Facteurs de forme pour EtherCAT
Comme les modules de la Q.series XL, chaque module de la Q.series XE est disponible dans différentes options de conditionnement : montage sur rail DIN (Q.bloxx XE), montage sur rack 19″ (Q.raxx XE) ou boîtier portable (Q.brixx XE).
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